選礦自動控制系統通訊狀態監測

（河鋼集團宣鋼機電公司，河北 張家口 075100）

關鍵字：選礦自動控制系統；RIO網絡；系統字；通訊狀態

本套自動控制系統在使用過程中，各控制站不同程度的出現了通訊閃斷后自動恢復正常的情況，由于沒有檢測功能，維護人員很難判斷出故障的問題所在，很大程度上影響了生產的穩定運行。經過技術人員觀察發現控制系統各子站通訊均采用A、B網互為冗余的配置，而A、B網都存在不同層次的閃斷現象，若A、B網同時閃斷，或閃斷的頻率相同，就會造成從站與主站之間網絡通訊中斷，導致該站系統停機。

1 控制系統網絡配置及故障分析

1.1 控制系統網絡配置

該系統為三電一體化控制系統，采用施耐德公司Quantum系列PLC實現自動控制，按工藝流程共設有包括破碎、受礦、輸送、堆取料機和礦尾處理5個PLC控制站，34個遠程I/O站，一個工程師站，五個操作站。所有控制站、操作站、工程師站之間通過冗余以太網連接。控制站與遠程I/O站之間的網絡通訊協議為S908,通訊介質選用同軸電纜RG11和RG6型；各變電所及控制室之間的以太網通過光纖連接，編程軟件為Unity 4.0系統。

1.2 網絡故障分析

前期投產前，通過針對產生問題的外圍環境和硬件配置兩方面因素進行了一系列方案設計施工，解決了部分干擾問題并提高了系統網絡適配性能。但是由于設計缺陷和所用設備材質等原因，在過去一段時間，各控制站不同程度的出現了通訊閃斷后又自動恢復正常的情況，維護人員很難判斷出故障的問題所在，很大程度上影響了生產的穩定運行。

通過對選礦控制系統遠程I/O站進行觀測，發現破碎、輸送、堆取料機等幾個控制站的遠程I/O站在運行過程中A、B網通訊狀態間隔斷開，雖然間隔時間較短，但是因為每一個控制站的A、B網互為冗余，若是A、B網間斷的頻率相同，就會造成遠程站通訊連接閃斷，導致該站系統停機。如果能及時發現隱患點并進行處理，就可以及時處理網絡故障，同時避免冗余網絡故障導致系統停機。

在對施耐德Quantum系統網絡配置原理研究后發現，Quantum PLC的系統參數可以用來顯示PLC狀態及遠程I/O站的運行狀態和通訊連接狀態，在用戶程序中分析這些系統參數，并通過程序處理實現控制站和遠程I/O站通訊狀態檢測功能，就可以通過計算機編程快速定位故障點，大幅度減少維護人員故障判斷的時間。

2 利用系統參數分析實現通訊狀態檢測

施耐德Quantum PLC使用%SW系統位顯示PLC及其遠程I/O的運行狀態，其中系統字%SW542-%SW640是用來反映主站與各個遠程I/O通訊狀態的系統字。通過程序的編制，對%SW542-%SW640進行高低位拆分，分別對高、低位進行監測、采集、保存，來分析網絡波動的頻率，監測網絡狀態。

2.1 Quantum系統字%SW542到%SW640描述

2.1.1 全局通信狀態%SW542到%SW544

字%SW542到%SW544是全局通信錯誤字。

①%SW542：顯示了全局通信狀態。其中%SW542.15=1表示通信操作正確，%SW542.14=1表示在線纜A上的通信操作正確，%SW542.13=1表示在線纜B上的通信操作正確，%SW542.11到8=通信計數器丟失，%SW542.7到0=重試總數計數。②%SW543：用于線纜A的全局錯誤總數計數。高字節表示檢測到的錯誤計數，低字節表示“非響應”計數。③%SW544：用于線纜B的全局錯誤總數計數。高字節表示檢測到的錯誤計數，低字節表示“非響應”計數。

2.1.2 遠程站的狀態%SW545到%SW640

字%SW545到%SW640用來描述遠程站的狀態，每一個遠程站使用三個狀態字。

①%SW545：顯示第一個遠程站的全局通信狀態。其中%SW545表示顯示第一個遠程站的全局通信狀態，%SW545.15=1表示通信操作正確，%SW545.14=1表示在線纜A上的通信操作正確，%SW545.13=1表示在線纜B上的通信操作正確，%SW545.11到8=通信計數丟失，%SW545.7到0=重試總數計數。②%SW546：是用于第一個遠程站線纜A的全局錯誤總數計數。高字節表示檢測到的錯誤計數，低字節表示“非響應”計數。③%SW547：是用于第一個遠程站線纜B的全局錯誤總數計數。高字節表示檢測到的錯誤計數，低字節表示“非響應”計數字。④%SW548到550分配給第2個遠程站，%SW551到553分配給第3個遠程站.......%SW638到640分配給第32個遠程站。

2.2 系統字的拆分及監控程序

在Unity 4.0編程軟件中，將系統字%SW542首先拆分出高字節和低字節，再將高字節拆分為位值，定義%SW542.15、%SW542.14、%SW542.13三個位變量，將系統字%SW543和%SW544拆分，取低字節定義變量。其中%SW542的低字節顯示全網絡“非響應”計數，若該數據反復在0-256之間變化，說明其網絡有波動，變化越頻繁其波動越強烈。高字節的第五位顯示為“1”，B網通訊則正常；第六位顯示為“1”，A網通訊則正常；第七位顯示為“1”，A、B通訊則正常。%SW543的低字節顯示A網絡“非響應”計數，同理若該數據反復在0-256之間變化，說明其A網絡有波動，變化越頻繁波動越強烈。%SW544與%SW543同理，其他遠程I/O站以此類推。

將各變量做趨勢采集，通過分析趨勢所展示的“非響應”計數在0-256之間的波動頻率，來監測網絡狀態，迅速判斷出是哪個時間段波動較強烈，是哪個遠程站波動強烈引起通訊異常等等。

3 結語

通過在選礦自控系統各流程的程序中添加、編寫CPU和子站通訊網絡狀態的監控程序，使得維護人員能隨時對破碎站、受礦站、輸送站和堆取料機站等控制系統中各子站通訊狀態進行監控、及時發現通訊的波動點并及時進行處理，大幅度降低了故障發生率，為系統的穩定運行提供了可靠保障。